5.1 卤代烃（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学选择性必修3（苏教版2019）

第一单元　卤代烃 课程标准 核心素养 1.认识卤代烃的组成和结构特点。 2．掌握卤代烃的主要化学性质，能从结构角度进行解释。 3．了解卤代烃在有机合成中的重要作用。 4．从绿色化学的视角认识卤代烃在生产、生活中的合理应用，以及对人类社会可持续发展的影响。 1.(宏观辨识与微观探析)能基于官能团、化学键角度分析和推断卤代烃的化学性质。能描述和分析卤代烃的重要反应，能书写相应的化学方程式。 2．(科学探究与创新意识)能通过实验探究溴乙烷的取代反应和消去反应的反应条件，综合应用有关知识完成卤代烃中卤素原子的检验等任务。 3．(科学态度与社会责任)能参与有关卤代烃对环境和健康可能产生的影响及环境保护的议题讨论。体会“绿色化学”思想在有机合成中的重要意义，关注有机化合物的安全使用。 一、卤代烃的性质 1．概念与分类 2．物理性质 (1)状态 常温下，卤代烃中除少数(如一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等)为气体外，其余多为液体或固体。 (2)沸点：卤代烃的沸点比同碳原子数的烷烃的沸点高；通常情况下，互为同系物的一卤代直链烷烃，它们的沸点随碳原子数及卤素的相对原子质量的增加而升高。 (3)密度：除脂肪烃中的一氟代烃等部分卤代烃外，液态卤代烃的密度一般比水大。 (4)溶解性 卤代烃不溶于水，易溶于乙醚、苯、环己烷等有机溶剂。某些卤代烷烃还是很好的有机溶剂，如CH2Cl2、CHCl3和CCl4等。 3．卤代烃的性质实验(以1­溴丙烷、2­溴丙烷为例) 实验1 实验2 实验装置 实验内容 向试管A中注入5 mL 1­溴丙烷(或2­溴丙烷)和10 mL饱和氢氧化钾乙醇溶液，均匀加热。取试管中反应后的少量剩余物于另一试管中，再向试管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸银溶液，观察实验现象 向试管A中注入5 mL 1­溴丙烷(或2­溴丙烷)和10 mL 20%的氢氧化钾水溶液，加热。取试管中反应后的少量剩余物于另一试管中，再向试管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸银溶液，观察实验现象 实验现象 酸性KMnO4溶液褪色，③中有浅黄色沉淀生成 酸性KMnO4溶液不褪色，③中有浅黄色沉淀生成 结论 溴代烃与KOH乙醇溶液共热产生了不饱和烃和Br－ 溴代烃与KOH水溶液共热产生了Br－ 化学方程式 CH3CH2CH2Br＋KOHCH3CH===CH2↑＋KBr＋H2O或＋KOHCH3CH===CH2↑＋KBr＋H2O CH3CH2CH2Br＋KOHCH3CH2CH2OH＋KBr或＋KOH＋KBr [微点拨]　卤代烃中卤素原子的检验 (1)实验流程 (2)实验要点 ①通过水解反应或消去反应将卤素原子转化为卤素离子。 ②为排除其他离子对卤素离子检验的干扰，卤素原子转化为卤素离子后必须加入稀硝酸中和过量的碱。 ③用酸性高锰酸钾溶液检验卤代烃发生消去反应生成的乙烯时必须用水吸收挥发出的乙醇气体。 二、卤代烃的合理使用 1．卤代烃的用途 (1)卤代烃广泛应用于药物合成、化工生产中，许多有机化合物都需要通过卤代烃去合成。例如：①溴乙烷是合成药物、农药、染料、香料的重要基础原料，是向有机化合物分子中引入乙基的重要试剂。②选取邻二氯苯为原料，经硝化、氟代、还原、缩合、水解等一系列反应，可合成治疗敏感菌引起的各类感染的“诺氟沙星”。 邻二氯苯的结构简式： “诺氟沙星”的结构简式： ③氯乙烷常用作局部麻醉剂。因其沸点低，从加压容器中喷在皮肤表面时会迅速汽化，同时吸收大量的热量，使皮肤迅速冷却导致该部位的神经末梢处于麻醉状态。由氯乙烷制成的喷雾剂被广泛应用于运动场所紧急处理运动员的伤痛。 (2)制备高聚物的原料。例如：氯乙烯是聚氯乙烯(PVC)的单体，PVC曾是世界上产量最高的通用塑料，常用于建筑材料、工业制品、地板革、地板砖、人造革、管材、包装膜等。由氟乙烯合成得到的聚氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯等高聚物，以优良的耐热、耐磨、耐腐蚀等性能，开辟了材料应用的新领域。 nCF2===CF2 四氟乙烯聚四氟乙烯 2．卤代烃的危害 卤代烃的种类多，使用面广。 ①大量用作有机溶剂、干洗剂的卤代烃，具有挥发性，会对大气臭氧层产生一定的破坏作用。 ②机动车尾气中的卤代烃主要是氯代烷烃、氯代烯烃，人吸入这些气体后会引起神经中枢甚至内脏器官不同程度的中毒反应。 ③挥发性卤代烃有可能造成大气的二次污染，发达国家较早采取了抑制城市大气中挥发性卤代烃含量的措施，以防止光化学污染的产生。 ④早期常见的农药是氯代烃，它的化学性质稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂，在外界环境或有机体内不易被分解，容易导致严重的全球性环境污染。研究表明，含有氟原子的药物可增加分子在细胞膜上的脂溶性，提高药物的吸收和传递速率，具有用量少、低成本、低毒性、低残留、对环境友好等优点，对新药研制有重要的指导意义。据报道，近年来研制的农药新药中，含氟的新药就高达50%。 微辨析(判一判) (1)CH3CH2CH2Br是非电解质，在水中不能电离出Br－(　　√　　) (2)在2­溴丙烷的水解反应中NaOH作催化剂(　　×　　) (3)2­溴丙烷在加热、NaOH的醇溶液作用下，可生成2­丙醇(　　×　　) (4)乙醇在浓硫酸加热条件下可发生消去反应(　　√　　) 探究一 卤代烃的性质 卤代烃A(C2H5X)是一种无色液体，为探究A的性质，设计如下实验方案。 方案一：往A中加入硝酸银溶液，充分振荡，静置。 方案二：往A中加过量NaOH水溶液，充分振荡，静置，待液体分层后，取“水层”溶液少许，滴加硝酸银溶液。 方案三：往A中加入过量NaOH乙醇溶液，共热，充分反应后，取溶液少许，依次加入试剂B、硝酸银溶液，得白色沉淀。 [问题探究] (1)C2H5X中的X是哪种元素？ 提示：往A中加入过量NaOH的乙醇溶液，共热，充分反应后，取溶液少许，依次加入试剂B、硝酸银溶液，得白色沉淀，生成的白色沉淀为AgCl，所以元素X为Cl。 (2)方案一中可观察到溶液分层，设计简便方法，判断何为“水层”？ 提示：卤代烃都不溶于水，任取一层液体，加水，充分振荡，静置，若不分层，该层为“水层”。 (3)有人认为方案二达不到检验X－的实验目的，理由是什么？ 提示：方案二中，过量的NaOH溶液会与硝酸银溶液反应生成沉淀(AgOH或Ag2O)，从而干扰X－的检验，所以无法达到检验X－的实验目的。 (4)方案三中，试剂B是什么？写出方案三中发生反应的化学方程式。 提示：加入硝酸银溶液前需要用稀硝酸中和过量的氢氧化钠，避免干扰检验，故试剂B是稀硝酸；卤代烃在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应生成乙烯、NaCl和水，该反应的化学方程式为CH3CH2Cl＋NaOHCH2===CH2↑＋NaCl＋H2O；硝酸与氢氧化钠发生中和反应，化学方程式为HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O；氯化钠与硝酸银反应生成氯化银沉淀，化学方程式为NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3。 卤代烃的消去反应和水解反应比较 消去反应 水解反应 (取代反应) 反应 条件 强碱的醇溶液、加热 强碱的水溶液、加热 实质 失去HX分子，形成不饱和键 —X被—OH取代 键的 变化 C—X键与C—H键断裂形成C===C键或C≡C键与H—X键 C—X键断裂形成C—OH键 卤代烃 的要求 ①含有两个以上的碳原子，没有相邻碳原子不能反应，如CH3Br； ②与卤素原子相连的碳原子的相邻碳原子上有氢原子，若无氢原子则不反应，如CH2Cl、(CH3)3CCH2Br都不发生消去反应 含有—X的卤代烃绝大多数都可以水解 化学反 应特点 有机物碳骨架不变，官能团由—X变为或—C≡C— 有机物碳骨架不变，官能团由—X变为—OH 主要 产物 烯烃或炔烃 醇 【例1】 以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．A的结构简式是 B．①②的反应类型分别是取代反应、消去反应 C．反应②③的条件分别是浓硫酸、加热，光照 D．加入酸性KMnO4溶液，若溶液褪色则可证明已完全转化为 B　解析：对比反应物和目标产物的结构，反应过程中不饱和度增大，则合成路线中存在消去反应。反应①为环戊烷在光照条件下与卤素单质发生的取代反应，则A为(X为卤原子)，不是醇，反应②为卤代烃的消去反应，反应条件是NaOH的醇溶液、加热，则B为，反应③为与卤素单质的加成反应，反应条件为常温，则C为(X为卤原子)，A、C错误，B正确；只要反应体系中存在，向其中加入酸性KMnO4溶液，溶液就会褪色，所以该方法只能检验反应是否开始，不能检验反应是否完全，D错误。 1．如图所示合成路线： (1)上述过程中属于加成反应的有______(填标号)。 (2)反应②的化学方程式为__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)反应④为________反应，化学方程式为_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)①③⑤ (2) ＋2NaOH2NaBr＋2H2O＋ (3)取代(或水解)　BrBr＋2NaOH2NaBr＋HOOH 解析：环己烯与Br2发生加成反应，生成1，2­二溴环己烷；1，2­二溴环己烷在NaOH的醇溶液中加热，发生消去反应，生成1，3­环己二烯()；1，3­环己二烯再与Br2发生共轭二烯烃的1，4­加成反应，得生成物BrBr；根据卤代烃在NaOH水溶液中共热发生水解反应生成醇的性质，可知BrBr在NaOH水溶液中加热，发生水解反应生成HOOH，再通过与H2的加成反应得最终产物。 探究二 卤代烃在有机合成中的应用 　　　　　　　　　　　　　　　 有机物E(C3H3Cl3)是一种除草剂的前体，其合成路线如下。 [问题探究] (1)A的名称是什么？B的名称是什么？D的名称是什么？ 提示：丙烯　3­氯丙烯　1，2，2，3­四氯丙烷。 (2)已知D在反应⑤中所生成的E，其结构只有一种可能，E分子中有3种不同类型的氯原子(不考虑立体异构)。 有机物E的同类同分异构体有几种？ 提示：5种。 (3)C的结构简式是什么？ 提示：CH2===CCl—CH2Cl。 1．卤代烃的命名及同分异构体 (1)命名 选主链　选择含官能团的最长碳链 定编号　将卤素原子看作取代基，编号时从距简单取代基近的一端编号，有碳碳双键时从距离碳碳双键近的一端开始编号 写名称　从简入繁 (2)C4H9Cl的同分异构体有几种？ 把卤代烃看作是烃中的氢原子被卤原子取代的产物，用一个或几个卤原子取代烃中的氢原子。 C4H10的同分异构体：C—C—C—C　 C4H9Cl的结构：C—C—C—C—Cl　　 2．卤代烃在有机合成中的应用 格氏试剂的应用 ①制备 RX＋MgR—MgX(格氏试剂)(其中R为烃基) ②应用 3．有机物中引入卤原子的方法 (1)加成法 ①引入一个卤原子 CH2===CH2＋HBrCH3CH2Br， CH≡CH＋HClCH2===CHCl。 ②引入多个卤原子 CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br， CH≡CH＋2Br2―→CHBr2—CHBr2。 (2)取代法 R—OH＋HX―→R—X＋H2O ＋Cl2 ＋HCl， ＋Cl2HCl＋， CH3＋Cl2CH2Cl＋HCl。 【例2】 化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体，可由下列反应制得。 下列有关化合物X、Y和Z的说法不正确的是(　　) A．X分子中含有手性碳原子 B．Y分子中的碳原子一定处于同一平面 C．Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应 D．检验X中氯原子的方法：向X中加入氢氧化钾的乙醇溶液，加热一段时间后冷却，再加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，根据沉淀颜色判断卤代烃中卤原子的种类 B　解析：X分子中第2个碳原子上所连的4个原子或原子团都不相同，此碳原子为手性碳原子，A正确；Y分子中甲基上的碳原子与苯环碳原子不一定处于同一平面，B错误；Z分子中与羟基相连碳原子的邻位碳原子上连有氢原子，所以可在浓硫酸催化下加热发生消去反应，C正确；检验X中氯原子时，可让X先发生消去反应，然后加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，依据沉淀的颜色判断卤原子的种类，D正确。 2．以溴乙烷为原料制取1，2­二溴乙烷，下列转化方案中最好的是(　　) A．CH3CH2BrCH2—CH2BrBr B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br C．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br D．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br D　解析：在有机物的制备反应中，应尽量选择步骤少、产率高、副反应少的合成路线。对此题而言，选择加成反应比取代反应要好得多，而要使用加成反应，必须先发生消去反应生成不饱和烃，显然D的步骤较少，最后产率也较高。 1．三氯甲烷(氯仿)是最早应用于外科手术的全身麻醉剂之一。但由于氯仿的毒性较大，人们一直在寻找它的替代物。20世纪50年代，科学家们终于发现乙烷的一种取代物氟烷 ()是一种理想的吸入性麻醉剂。氟烷具有良好的麻醉作用，起效快，3～5 min即可全身麻醉，而且苏醒快，不易燃烧，不易爆。目前氟烷已被广泛使用。 阅读上述文字，下列说法错误的是(　　) A．氯仿可由甲烷制取 B．氟烷属于多卤代烃 C．氟烷是易溶于水的良好麻醉剂 D．氟烷的毒性比氯仿小，效果比氯仿好 C　解析：甲烷与Cl2发生取代反应可生成CHCl3，A正确；氟烷中含有F、Cl、Br三种卤族元素，属于多卤代烃，B正确；卤代烃均不溶于水，C错误；由题给信息可知氟烷的毒性较小，麻醉效果较好，D正确。 2．由碘乙烷制取乙二醇(HOCH2CH2OH)，依次发生的反应类型是(　　) A．取代　加成　水解 B．消去　加成　取代 C．水解　消去　加成 D．消去　水解　取代 B　解析：碘乙烷通过消去反应生成乙烯，乙烯和溴水发生加成反应生成1，2­二溴乙烷，该产物在碱性条件下水解可得乙二醇。 3．为证明溴乙烷在NaOH的乙醇溶液中加热发生消去反应，可将反应后的气体通入(　　) A．溴水 B．AgNO3溶液 C．酸性KMnO4溶液 D．酸化的AgNO3溶液 A　解析：溴乙烷与NaOH的乙醇溶液发生消去反应的产物是乙烯和溴化钠，乙烯能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，可以检验，A正确；利用硝酸银溶液只能说明生成物中含有溴离子，但发生的不一定是消去反应，也可能是取代反应，不能检验，B错误；乙醇易挥发，生成的乙烯中含有乙醇，由于乙醇也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故不能用酸性高锰酸钾溶液检验乙烯，C错误；根据B中分析可知酸化的硝酸银不能说明生成物中是否有乙烯，D错误。 4．根据下图所示的反应路线及所给信息填空。 (1)A的名称是________，中官能团名称是________。 (2)②的反应类型是________。 (3)反应④的化学方程式是________________________________________________。 答案：(1)环己烷　碳氯键 (2)消去反应 (3) ＋2NaOH＋2NaBr＋2H2O 解析：(1)由合成路线可知，反应①为光照条件下的取代反应，所以A为，名称是环己烷，的官能团为碳氯键。 (2)反应②为卤代烃发生的消去反应。 (3)反应④为发生消去反应生成1，3­环己二烯，化学方程式为＋2NaOH＋2NaBr＋2H2O。 5．如图是8种有机化合物的转换关系： 请回答下列问题： (1)A的系统命名为____________________。 (2)D中官能团的名称为________。 (3)反应①、②、③的反应类型分别是________、________、________。 (4)写出由D生成E的化学方程式： ________________________________________ ________________________________________________________________________。 E的核磁共振氢谱中有________组峰，且峰面积之比为________。 (5)属于炔烃的E的同分异构体一共有_____种。 (6)F1中最多有________个原子共平面。 (7)证明B中氯元素的存在，有下列几步，其正确的操作顺序是________(填标号)。 ①加入硝酸银溶液 ②加入氢氧化钠溶液 ③加热 ④加入稀硝酸至溶液呈酸性 答案：(1)2，3­二甲基丁烷 (2)碳溴键 (3)取代反应　消去反应　加成反应 (4) ＋2NaOH＋2NaBr＋2H2O　 2　2∶3(或3∶2) (5)7 (6)10 (7)②③④① 解析：A→B为烷烃在光照条件下与氯气的取代反应，B在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应，反应的产物有两种，分别为和，由E可以发生1，4­加成和1，2­加成可知，E为共轭双烯，结构简式为，E由C1依次发生加成、消去反应而来，无法通过该过程形成共轭双烯，因此C1为，C2为，D为，E发生1，4­加成的产物F1为，发生1，2­加成的产物F2为。 (1)A主链有4个碳，2号碳和3号碳上都连有一个甲基，因此其系统命名为2，3­二甲基丁烷。 (2)D为，官能团的名称为碳溴键。 (3)①②③分别为取代反应、消去反应、加成反应。 (4)D生成E是卤代烃发生消去反应，该反应的化学方程式为＋2NaOH＋2NaBr＋2H2O；E为，核磁共振氢谱中有2组峰，且峰面积之比为2∶3(或3∶2)。 (5)E为，属于炔烃的E的同分异构体分别为CH≡C—CH2—CH2—CH2—CH3(1­己炔)、CH3—C≡C—CH2—CH2—CH3(2­己炔)、CH3—CH2—C≡C—CH2—CH3(3­己炔)、CH≡C—CH(CH3)—CH2—CH3(3­甲基­1­戊炔)、CH≡C—CH2—CH(CH3)—CH3(4­甲基­1­戊炔)、CH≡C—C(CH3)2—CH3(3，3­二甲基­1­丁炔)、CH3—C≡C—CH(CH3)—CH3(4­甲基­2­戊炔)，一共有7种。 (6)F1的结构简式为，碳碳双键为平面结构，与碳碳双键直接相连的原子与碳碳双键处于同一平面，甲基中的氢原子可以旋转，因此F1中最多有10个原子共面。 (7)利用氯化银为白色沉淀检验氯代烃中的氯元素，先在氢氧化钠水溶液中加热通过水解反应将氯原子水解出来，然后用硝酸酸化，防止多余的氢氧化钠影响检验，最后加入硝酸银，若有白色沉淀生成则证明有氯元素存在，正确的顺序为②③④①。 [课时梯级训练(12)见P207] 学科网（北京）股份有限公司 $$